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科技创新赋能生态治理,世界首创智能清淤平台船“太湖之星”投入使用

“水下有红菱,水边芦苇青,水底鱼虾肥”,一曲《太湖美》令人心驰神往。近年来,在各方协力整治之下,素有长三角母亲湖之名的太湖重现碧波万顷。去年,太湖水质藻情更是达到2007年以来最好水平。

太湖的生态清淤工作是一项持续的工程。今年3月,新一轮太湖生态清淤梅梁湖区工程开工,专为该工程设计的世界首创、具有完全自主知识产权的生态清淤智能化一体平台船太湖之星投入使用。湖泊清淤,不再是人们印象中依赖人工、耗时漫长的工程,智能、绿色、高效已成为新一代清淤船的关键词。

湖面上的移动工厂

底泥清淤是太湖治理的关键举措,可以降低底泥中的氮磷总量、抑制蓝藻暴发,从而有效削减太湖的内源污染。此次开工的新一轮太湖生态清淤梅梁湖区工程,覆盖28.9平方公里的清淤面积,清淤工程量约834.10万立方米,这相当于一次性填满4200个标准泳池的体积,也达到了太湖历来的清淤工程量之最。

4月初的暖阳下,太湖碧波荡漾,货轮游船往来穿梭。在离岸约4公里的水面上伫立着280多米长、并肩相连的大船——除杂调节船太湖之星1和脱水减容船太湖之星2。不远处,56米长的新型智能环保清淤船太湖浚清1正在作业过程中。这三艘船串联一体、各司其职,共同组成了生态清淤智能化一体平台船——“太湖之星

太湖之星生态清淤智能化一体平台船由中交天航局自主设计研发,是国内首次将淤泥固化所需的料剂投放系统、板框压滤系统搬运到水面上。

以往,湖泊清淤需要在陆地上设脱水处理厂,将底泥运输到陆地上进行脱水和无害化处理,占用土地资源大、周期长,还有泄漏风险,对土地生态环境造成影响。此次作业的太湖之星,则成为了一个湖面上的移动工厂,有了这一平台,至少可以减少淤泥固化场地300亩。中交天航局华东公司太湖项目负责人李大伟向记者介绍。

跟随工作人员,记者从太湖北岸的码头登船,经过20分钟左右的航行,便登上了太湖之星1的平台。远处,清淤船的新型环保绞刀正在不断将污染底泥挖吸上来,再通过管道输送到太湖之星1号和2号进行处理。

疏浚浓度是衡量绞吸船效率的重要指标。利用我们自主研发的环保绞刀和自动变频系统,太湖之星的疏浚浓度可以达到50%以上,是普通绞吸船的3倍,即抽出的一立方泥浆中含泥量能占到一半以上,每日清淤可达5000立方米。太湖项目常务副经理张磊介绍。

智能大脑助力高产稳产

智能化系统的加持,让清淤的工艺流程大大提效。在太湖之星1号平台,只见从清淤船输送过来的泥浆分别通过除杂系统、配料系统、容量分别为1000立方米的泥浆池和调蓄池进行处理。

传统作业方式下,泥浆水传送到分级沉淀池后要沉淀一段时间,同时人工投放料剂也不够精细,从清淤到固化成泥饼,一套流程要花3-4小时。现在在气动泵送系统的加持下,调蓄池能够通过传感器识别泥浆浓度,自动匹配泥浆需要的药剂量,避免药剂的不足或浪费的情况,整个流程只需2个小时左右。

经过除杂调节处理的泥浆,将会再输送到与太湖之星1号紧密相连的太湖之星2号船。在太湖之星2号平台上,安放着16台板框压滤机、泥饼输送系统,机器虽体积庞大,但近距离感受,作业声音仅50分贝左右。压滤、脱水的全程是物理性质,类似于农家压豆油的过程,不会产生化学污染。经过处理后的泥饼在干化后可做有机肥、回填矿坑或制砖等无害化利用。张磊说。

走进位于太湖之星2号平台的智能控制中心室,3个屏幕实时反映各个环节的作业场景以及工艺流程参数等数据,一名工作人员在监控或调整参数。

太湖清淤工程一体化监控平台

智能化系统为我们的工作流程带来了很大的改善。该平台船船长窦光才表示,借助一体化监控平台这一智能大脑,能实现对船上各项功能的远程操控和监测,甚至无人化自动作业。他向记者展示了结合了北斗卫星定位系统的船舶调度管理平台,在我们的作业区间,每天都有各种运输船、交通船、锚艇在太湖上航行,现在我们能从系统上看到船只的位置,一旦偏离航道,系统能够自动监测预警。

以前清淤船作业高度依赖人工,工作人员要眼观六路耳听八方,劳动强度特别大,效率也不高。现在我们采用了这套智能系统,仅需3人即可操作全船的功能,可以避免人工操作的短板,用智能化程序减少人员操作的误差,实现挖泥作业的高产稳产。李大伟表示。

在绿色低碳上更进一步

将生态清淤、除杂调节等全流程工艺全部到水面上,是世界首创,少有案例可以借鉴。20229月起,中交天航局研发团队正式投入太湖之星项目,研发周期、建造周期都是仅有几个月的流程,时间紧、任务重,要攻克的技术难点也有很多。

在研发中,我们遇到的一个难点,就是太湖之星作为集成化的平台,如何在保证功能的同时,还能符合航道运输的限制。为了确定船舶的长、宽、高,团队对船上的每一台设备、每一个零部件都经历了上百次试验。回忆太湖之星的诞生过程,张磊颇有感触。我们选定的航道要经历106座桥、2个闸,在正式运输的前两个月,我们每天都要测量航道的数据,因为天气、雨水的变化,都会对调遣设备造成影响。最终,太湖之星的通航尺度达到了整个运河流域的记录。

疏浚设备和工程船是疏浚作业的核心,如何在日复一日的作业中实现创新,是摆在科研人员面前的现实问题。太湖的治理是长期的,如何继续推动疏浚装备在清洁化、智能化的道路上继续前进,是我们高质量发展的重点。李大伟表示。

李大伟告诉记者,为了实现绿色低碳,太湖之星采用了油电结合的双动力系统,可以根据不同工况采用不同动力驱动,提供接入10KV(千伏)岸电和自身配备燃油发电机组双供电模式。目前,我们正在进行岸电布设,目标是将岸电的供电比例提升到70%,降低柴油发电的比例,减少碳排放。这是我们现阶段正在攻克的难题之一。

此外,在现有技术下,对于泥浆经处理产生的泥饼,我们也在探索新的资源化利用方式。比如回填到农田进行养殖,用于建筑物、路基的施工,或参与陶、砖等材料的烧制……下游的淤泥土的资源化再利用怎么来做?我们也在和江苏的科研院所合作研究,希望未来能拿出更多绿色、环保的解决方案。李大伟说。

新华日报·交汇点记者 杨易臻

责编:蒋明睿
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